Avaliação de Formações

Avaliação de Avaliação de FormaçõesFormações

Agustinho PlucenioAgustinho Plucenio

ÍndiceÍndice

• IntroduçãoIntrodução• Mud Logging, Testemunhos (coring)Mud Logging, Testemunhos (coring)• Perfilagems de Poço AbertoPerfilagems de Poço Aberto• Perfilagem de Poço RevestidoPerfilagem de Poço Revestido• Integração Sísmica de superfície comIntegração Sísmica de superfície com perfilagem.perfilagem.

IntroduçãoIntrodução

Proporcionalmente, o custo de perfilagem Proporcionalmente, o custo de perfilagem de um poço é pequeno. de um poço é pequeno. Se o poço perfurado não puder ser Se o poço perfurado não puder ser avaliado perde-se todo o investimento.avaliado perde-se todo o investimento.

Mud LoggingMud Logging• Chama-se Mud Logging o serviço que mantém o Chama-se Mud Logging o serviço que mantém o

registro contínuo de:registro contínuo de: -Profundidade-Profundidade -Taxa de Penetração-Taxa de Penetração -Detecção de Gás na superfície e cromatografia.-Detecção de Gás na superfície e cromatografia. -Descrição litológica das amostras de calha -Descrição litológica das amostras de calha

(“shale shaker”)(“shale shaker”) -Fluorescência das amostras de calha.-Fluorescência das amostras de calha. -Características do fluído de perfuração-Características do fluído de perfuração -Peso sobre a broca (“Weight on Bit”)-Peso sobre a broca (“Weight on Bit”) -Torque sobre o BHA.-Torque sobre o BHA.

Mud Logging (cont.)Mud Logging (cont.)

-Taxa de Bombeio. (Ás vezes usados -Taxa de Bombeio. (Ás vezes usados strokes/min)strokes/min)

-Temperatura de entrada da lama-Temperatura de entrada da lama -Temperatura de saída da lama-Temperatura de saída da lama - Nível do tanque de lama- Nível do tanque de lama

Descrição litológicaDescrição litológica

O geólogo do turno é responsável por manter a descrição das amostras de calha para intervalos regulares de profundidade (ex:a cada 10m)

Estes dados fazem parte do Mud Log. O geólogo descrevendo as amostras é geralmente um funcionário da empresa petroleira. Contudo pode ser contratado como um elemento da equipe de Mud Logging.

Cabine de Mud LoggingCabine de Mud Logging

Avaliação de formação Avaliação de formação (OH)(OH)

• A perfuração de um poço é dividida em fases. Cada A perfuração de um poço é dividida em fases. Cada fase é caracterizada por um “Bit size” e uma lama fase é caracterizada por um “Bit size” e uma lama apropriada. Antes de passar para a fase seguinte o apropriada. Antes de passar para a fase seguinte o poço, ainda aberto, é perfilado para a avaliação poço, ainda aberto, é perfilado para a avaliação das formações perfuradas. Um dos produtos da das formações perfuradas. Um dos produtos da perfilagem é o registro contínuo do diâmetro do perfilagem é o registro contínuo do diâmetro do poço (às vezes em 2 eixos ortogonais). Com estas poço (às vezes em 2 eixos ortogonais). Com estas informações calcula-se o volume do poço e o informações calcula-se o volume do poço e o volume de cimento a ser usado na cimentação do volume de cimento a ser usado na cimentação do revestimento.revestimento.

Perfilagem (Logging)Perfilagem (Logging)

• A perfilagem de um poço é o conjunto A perfilagem de um poço é o conjunto de aquisições de dados, obtidos de de aquisições de dados, obtidos de forma contínua ou estacionária forma contínua ou estacionária utilizados para avaliar alguma utilizados para avaliar alguma característica da formação ou da característica da formação ou da mecânica do poço.mecânica do poço.

• Os perfis são usados pelos geólogos, Os perfis são usados pelos geólogos, geofísicos, engenheiros de geofísicos, engenheiros de reservatório, engenheiros de reservatório, engenheiros de perfuração, engenheiros de perfuração, engenheiros de completação, etc. completação, etc.

Porque perfilar?Porque perfilar?

• Perfis ajudam a definir características físicas Perfis ajudam a definir características físicas das rochas como litologia, porosidade, das rochas como litologia, porosidade, geometria do poro e permeabilidade.geometria do poro e permeabilidade.

• Dados de perfilagem são usados para Dados de perfilagem são usados para identificar zonas produtoras, determinar a identificar zonas produtoras, determinar a profundidade e espessura das zonas, distinguir profundidade e espessura das zonas, distinguir entre óleo, gás ou água em um reservatório, e entre óleo, gás ou água em um reservatório, e para estimar a reserva de hidrocarbonetos.para estimar a reserva de hidrocarbonetos.

• Ainda, mapas geológicos desenvolvidos a Ainda, mapas geológicos desenvolvidos a partir de interpretação de perfis ajudam na partir de interpretação de perfis ajudam na determinação do relacionamento das determinação do relacionamento das faciesfacies e e na determinação de novas locações para na determinação de novas locações para perfuração.perfuração.

Algumas definiçõesAlgumas definições• Os dois parâmetros primários determinados a Os dois parâmetros primários determinados a

partir dos dados de perfilagem são partir dos dados de perfilagem são porosidade porosidade (( ) e a fração do espaço poroso ) e a fração do espaço poroso preenchido com água de formação (preenchido com água de formação (sw sw ).).

• Para uma rocha sem folhelho Archie (em Para uma rocha sem folhelho Archie (em 1942) 1942) estabeleceu uma relação entre a estabeleceu uma relação entre a resistividade R de um volume unitário de resistividade R de um volume unitário de rocha com a porosidade rocha com a porosidade saturação de águasaturação de água swsw e resistividade de água e resistividade de água RwRw..

nw

mw

s.

R.aR

Geralmente a=1,m=2 e n=2

m=fator de cimentação

Para obtermos Para obtermos a resistividadea resistividade

Perfis Elétricos,Indução Perfis Elétricos,Indução e Lateraloge Lateralog

Para obtermos a Para obtermos a porosidadeporosidade

Perfis Nucleares Perfis Nucleares (Densidade,Neutrão) ou (Densidade,Neutrão) ou sônicossônicos

Para obtermos Para obtermos RwRw

Perfil SP, Xplots R x Perfil SP, Xplots R x

Para obtermos Para obtermos volume devolume defolhelhofolhelho

SP, SP, Perfil de Raios Gamma,Perfil de Raios Gamma,NeutronNeutronDensidadeDensidade

Algumas regiões de interesse:Algumas regiões de interesse:

Antes de uma perfilagem:Antes de uma perfilagem:

• Para lamas condutivas mede-se:Para lamas condutivas mede-se:

- Rm,T - Resistividade da lama perfuração- Rm,T - Resistividade da lama perfuração e sua Temperatura,e sua Temperatura, -Rmf,T - Resistividade e Temperatura do -Rmf,T - Resistividade e Temperatura do filtrado da lama de perfuração,filtrado da lama de perfuração, -Rmc,T - Resistividade e Temperatura da-Rmc,T - Resistividade e Temperatura da crosta (mud-cake) formada no crosta (mud-cake) formada no

testeteste de filtrado.de filtrado.

SP – Potencial EspontâneoSP – Potencial EspontâneoO perfil de SP é o registro dos potenciais elétricos que ocorrem naturalmente em um poço em função da profundidade. Como indicado no diagrama, registra-se a diferença de potencial entre um eletrodo na superfície e outro eletrodo situado dentro do poço.

Em = -59.2 log10(Rmf/Rw) at 77°F

Ej = -11.5 log10(Rmf/Rw) at 77°F

SP=Potencial de Membrana (Em)+ Potencial de Junção (Ej)

SP = -70.7 log10(Rmf/Rw) at 77°F

Utilização do perfil de SP:Utilização do perfil de SP:

• Determinação de Rw.Determinação de Rw.

• Cálculo do Volume de Folhelho. Cálculo do Volume de Folhelho. (Vsh)(Vsh)

• Indicador qualitativo de Indicador qualitativo de permeabilidadepermeabilidade

Utilização do perfil de SP:Utilização do perfil de SP:

Uma vez definidas as linhas base para o folhelho e para a matriz, O perfil de SP pode indicar a % de folhelho

Determinação de Rw com Determinação de Rw com SP:SP:

• Determinação da resistividade da água de Determinação da resistividade da água de Formação Rw usando SPFormação Rw usando SP

1-Corrige-se SP para Temperatura

SSP = -(60 + 0.133Tf) log (Rmf/Rweq)

Tp = Temperatura na profundidade p em °F .

Rmf= Resistividade do filtrado de Lama em ohm.m .

Rweq Resistividade da água de formação equivalente ohm.m.

Rweq = Rmf ( (SSP)/(10(60 + 0.133Tp) ))

Utilização do perfil de SP:Utilização do perfil de SP:1-Determine T1-Determine Tpp

2-C2-Corrijaorrija R Rmm and R and Rmfmf parapara T Tpp

3-Encontre 3-Encontre SSP SSP

4-Determine 4-Determine a razão a razão RRmfmf/R/Rwewe

5-Determine R5-Determine Rwewe

6-Corr6-Corrija ija R Rwewe to R to Rww

• Calculamos Rw necessário para a Calculamos Rw necessário para a determinação da saturação Swdeterminação da saturação Sw! !

A partir de Rmf e SSP pode-se achar Rw A partir de Rmf e SSP pode-se achar Rw utilizando cartas como as do Schlumberger utilizando cartas como as do Schlumberger Log Interpretation Charts sp-1, sp-2,sp-2m,sp-Log Interpretation Charts sp-1, sp-2,sp-2m,sp-3,sp43,sp4

Carta sp-2 (exemplo):Carta sp-2 (exemplo):

Perfil de Raios Gama (Gr)Perfil de Raios Gama (Gr)

• O perfil de Raios Gama é um dos principais perfis utilizados em perfilagems pois funciona tanto em poço aberto como em poço revestido permitindo estabelecer um controle de profundidade quando o poço está revestido através da correlação da curva registrada.

Além disso é utilizado na determinação do volume de folhelho e determinação de litologia.

Perfil de Raios Gama (Gr)Perfil de Raios Gama (Gr)

Os elementos Th, K e U fazem parte de minerais que participam em diferentes percentuais da composição de rochas do tipo folhelho.

Perfil de Raios Gama (Gr)Perfil de Raios Gama (Gr)

Sensor para a ferramenta Sensor para a ferramenta GRGR

Calibração da ferramenta Calibração da ferramenta GRGR (American Petroleum (American Petroleum Institute)Institute)

Padrão Primário para a Padrão Primário para a medida medida GR (API) GR (API)

Resolução x Prof. Resolução x Prof. investigaçãoinvestigação

Resposta Típica GR LogResposta Típica GR Log

Interpretação IInterpretação I

Interpretação IIInterpretação II

Existe 2 tipos de ferramentas:Existe 2 tipos de ferramentas:1-Mede Gr Total1-Mede Gr Total2-Mede contribuição de K,Th e U 2-Mede contribuição de K,Th e U separadamenteseparadamente

Natural Natural Gamma Gamma Ray ToolRay Tool

Perfil de densidadePerfil de densidade

Brevíssima introdução aos tipos de Brevíssima introdução aos tipos de decaimentos radioativos.decaimentos radioativos.

Alguns elementos da tabela períodica são instáveis e no processo para alcançar estabilidade emitem radiações do tipo:

• alfa

• beta

• gamaA ferramenta de densidade utiliza a radiação gama.

Decaimento alfaDecaimento alfa

Decaimento betaDecaimento beta

Beta particles are electrons or positrons (electrons with positive electric charge, or antielectrons). Beta decay occurs when, in a nucleus with too many protons or too many neutrons, one of the protons or neutrons is transformed into the other.

In beta minus decay, a neutron decays into a proton, an electron, and an antineutrino: n Æ p + e - +.

In beta plus decay, a proton decays into a neutron, a positron, and a neutrino: p Æ n + e+ +n.

Decaimento gamaDecaimento gama

In gamma decay, a nucleus changes from a higher energy state to a lower energy state through the emission of electromagnetic radiation (photons). The number of protons (and neutrons) in the nucleus does not change in this process, so the parent and daughter atoms are the same chemical element. In the gamma decay of a nucleus, the emitted photon and recoiling nucleus each have a well-defined energy after the decay. The characteristic energy is divided between only two particles.

Interação gama átomoInteração gama átomo

Energia ( eV )

511 kev

Patrick Blackett's the 1948 Nobel Prize in Physics.

Produção de par

1.022 Mev

Energia de “repouso” do elétron

Efeito Compton

Efeito fotoelétrico

In nuclear physics, this occurs when a high-energy photon interacts in the vicinity of a nucleus, allowing the production of an electron and a positron pair without violating conservation of momentum.

Arthur Holly Compton in 1923 and further verified by his graduate student Y. H. Woo in the years following. Compton earned the 1927 Nobel Prize in Physics for the discovery.

Perfil de DensidadePerfil de Densidade

•Uma fonte radioativa emite raios Gama com energia de 662 Kev e intensidade de ~1.3 Cu

•2 Detetores do Tipo Scintilação (Xtal NaI+TuboPM) medem a radiação chegando.

•O número de colisões com espalhamento Compton esta relacionado diretamente com com o número de eletrons na formação. Consequentemente, a resposta da ferramenta à densidade é governada essencialmente pela densidade de eletrons (ne) da formação.

• DefiniçõesDefinições

Princípio de funcionamento do Princípio de funcionamento do

Perfil de DensidadePerfil de Densidade

Z = Número atômico de um elemento que corresponde ao número de prótons encontrados no núcleo de seu átomo. Não existe dois elementos com o mesmo número atômico.

A= Número de massa.

A= No.de prótons(Z) + No. neutrons no núcleo do átomo.

O número de massa de um elemento químico é representado na parte superior do símbolo ou ao seu lado direito: 23Na ou Na-23

Princípio de funcionamento do Princípio de funcionamento do Perfil de DensidadePerfil de Densidade

O número de átomos por volume |N de formação (Átomos/cc ) é (N/A).  O número de elétrons por volume é ne = 2(Z/A)então

2(Z/A)=(1/cL) ln(no/n) e 

= 1/(cL(2Z/A))ln(no/n)

2Z/A é aproximadamente igual a 1 para a maioria das formações

= A – Bln(n)

nn

Ln o

c

e ln1

Sandstone: (SiO2) Z/A = .499

Limestone: (CaCO3) Z/A = .500

Dolomite: (CaMg(CO3)2) Z/A = .499

Compensação do efeito do Compensação do efeito do reboco.reboco.

Medidas efetuadas:Medidas efetuadas:

-Diâmetro do poço ( Caliper –in )

-Densidade (Rhob – g/cc)

-Fator Fotoelétrico (Pef – barn/e)

-Correção utilizada na determinação da densidade (controle de qualidade) ( dRho –g/cc)

Resposta de algumas Resposta de algumas substâncias:substâncias:

Interpretação:Interpretação:

Perfil típico:Perfil típico:

RhobPef

dRhoCaliper

Perfil de NeutronsPerfil de Neutrons•Uma fonte radioativa emite Neutrons com energia de 16Mev e intensidade de 16 Cu.

•2 Detetores de Neutrons do tipo detetor proporcional com He3 medem a quandidade de neutrons chegando.

• Tanto a água como hidrocarbonetos possuem o Hidrogênio em sua constituição.O hidrogênio, dentre a maioria dos elementos encontrados na rocha é aquele cuja massa do núcleo mais se assemelha à massa do neutron. Isto explica sua alta secção eficaz para espalhamento elástico de neutrons e também o máximo “decremento logarítimo” médio de energia por colisão.

Medidas efetuadas:Medidas efetuadas:

Assim a densidade de neutrons termais em um ponto no espaço entre fonte e detetor depende somente de:• Distância da fonte (espalhamento geométrico)• Densidade dos átomos que causam espalhamento elástico e inelástico.(Os neutrons de alta energia viajam muito mais longe do que os neutrons termais.)• Densidade dos átomos que capturam neutrons.

A razão das taxas de contagem dos dois detetores (N/F) é proporcional a porosidade da formação Para um determinado espaçamento fixo dos dois detetores e uma fonte emissora de neutrons com uma determinada energia podemos dizer que para uma faixa de valores de ; 

= K1 + K2.(N/F)

A leitura da ferramenta de A leitura da ferramenta de neutrão sofre diversas neutrão sofre diversas correções ambientais:correções ambientais:

Correção por

Tamanho do poço,

Expessura do reboco,

Salinidade da lama,

Peso da lama (densidade),

Temperatura ,

Pressão e

Salidade form. Calcarenito

O perfil de Neutrão é O perfil de Neutrão é normalmente corrido combinado normalmente corrido combinado com a ferramenta de Densidade.com a ferramenta de Densidade.

A entrada com o par ( Rhob, Nphi)

Define a litologia e a porosidade para regiões sem a influência de folhelho.

Veremos mais tarde como corrigir o efeito de Vsh.

Ferramenta sônica:Ferramenta sônica:

DT=1/2((TT1-TT2)/2 + (TT3-TT4)/2)

DT=(1-)DTm + DTf, onde DTm=Tempo de trânsito da rocha matriz.DTf= Tempo de trânsito do fluído da rocha e=Porosidade (sônico)

Perfis de ResistividadePerfis de Resistividade

Princípio da Princípio da ferramenta ferramenta LateralogLateralog

Houve enormes avanços na Houve enormes avanços na tecnologia de focalizar a corrente tecnologia de focalizar a corrente de medida.de medida.

Vista da ferramenta DLT-E Vista da ferramenta DLT-E (Schlumberger)(Schlumberger)

Resistividade da zona Resistividade da zona invadidainvadida

Imagem com perfil Imagem com perfil de micro-de micro-resistividaderesistividade

Resistividade com Ferramentas Resistividade com Ferramentas de Indução-Princípio de de Indução-Princípio de FuncionamentoFuncionamento

Resistividade com Ferramentas Resistividade com Ferramentas de Indução-Princípio de de Indução-Princípio de FuncionamentoFuncionamento

Resistividade com Ferramentas Resistividade com Ferramentas de Indução-Princípio de de Indução-Princípio de FuncionamentoFuncionamento

Resistividade com Resistividade com Ferramentas de Indução-Fator Ferramentas de Indução-Fator GeométricoGeométrico

Array Induction Tool (di=10¨ a Array Induction Tool (di=10¨ a 90¨)90¨)

Escolha da Escolha da técnicatécnica

Permeability loggingPermeability logging

Ressonância magnética

Interpretação Interpretação rápidarápida

Exemplo perfil Indução/Densidade/Neutron/GR

Cortesia da Petrobras UN SE-AL

Interpretação Interpretação rápidarápida

Interpretação Interpretação rápidarápidaExemplo perfil Indução/Densidade/Neutrão/GR

Dados:Cortesia da Petrobras UN SE-

AL

Exemplo Exemplo de uma de uma InterpretaçInterpretaçãoão de de PerfisPerfis

LWD-Logging while drillingLWD-Logging while drilling

LWD-Logging while drillingLWD-Logging while drilling

Perfilagem em Poços Perfilagem em Poços RevestidosRevestidos

Existem inúmeros perfis de poço revestido:

-Perfis para análise da cimentação

-Perfis para análise da condição do revestimento

-Perfis para determinação da saturação de água da formação.

-Perfis para determinação de porosidade,

-Perfis para análise da produção ( Production Logging Tools)

-etc.

Avaliação da Avaliação da CimentaçãoCimentação

Avaliação da CimentaçãoAvaliação da Cimentação

1-CBL-VDL-GR-CCL

Determinação da trajetória Determinação da trajetória do do poço poço

• A trajetória de um poço é o conjunto de A trajetória de um poço é o conjunto de dados profundidade medida, inclinação e dados profundidade medida, inclinação e azimute da inclinação.azimute da inclinação.

• A trajetória de um poço pode ser obtida de A trajetória de um poço pode ser obtida de 3 formas:3 formas:

- Foto (Realizada antes de retirar o BHA - Foto (Realizada antes de retirar o BHA para perfilar)para perfilar) - Measure While Drilling (MWD)- Measure While Drilling (MWD) - Perfilagem com ferramentas direcionais - Perfilagem com ferramentas direcionais

tipotipo SHDT, GCT, BGT, SHDT, GCT, BGT,

• Como não se costuma realizar medir a Como não se costuma realizar medir a direção da inclinação dentro do revestimento, direção da inclinação dentro do revestimento, a sapata do último revestimento, (“casing a sapata do último revestimento, (“casing shoe”), é utilizada como o ponto onde se shoe”), é utilizada como o ponto onde se considera a profundiade considera a profundiade vertical=profundidade medida. (“tie-in point”)vertical=profundidade medida. (“tie-in point”)

• A partir do “tie-in point” o conhecimento da A partir do “tie-in point” o conhecimento da profundidade medida, inclinação e direção da profundidade medida, inclinação e direção da inclinação (“azimuth of hole deviation”) inclinação (“azimuth of hole deviation”) permite calcular a posição do ponto em 3D.permite calcular a posição do ponto em 3D.

• Costuma-se corrigir a direção da inclinação Costuma-se corrigir a direção da inclinação com o valor da declinação magnética do local.com o valor da declinação magnética do local.

Unidade Perfilagem em Unidade Perfilagem em TerraTerra

Alguns perfisAlguns perfis• Perfis de ResistividadePerfis de Resistividade - Induction Log –Dual Induction Log- Dual Lateralog – Array - Induction Log –Dual Induction Log- Dual Lateralog – Array

Induction – Micro-Spherical Log – Azimuthal Lateralog Induction – Micro-Spherical Log – Azimuthal Lateralog • Perfis de PorosidadePerfis de Porosidade - Litho Density Log – Compensated Neutron Log -Borehole - Litho Density Log – Compensated Neutron Log -Borehole

Sonic Compensated Log – Combinable Magnetic Sonic Compensated Log – Combinable Magnetic Resonance LogResonance Log

• Perfis LithológicosPerfis Lithológicos -GR log, Natural Gamma-Ray Log, Fullbore Formation -GR log, Natural Gamma-Ray Log, Fullbore Formation

MicroimagerMicroimager• Perfis para estudo de campoPerfis para estudo de campo -Vertical Seismic Profile, Stratigraphic Dipmeter Tool, -Vertical Seismic Profile, Stratigraphic Dipmeter Tool,

Offset VSP,Offset VSP, Dipole Sonic Imager,etcDipole Sonic Imager,etc• Perfis amostradoresPerfis amostradores - - Chronological Sample Taker, Repeat Formation Tester, Chronological Sample Taker, Repeat Formation Tester,

Modular Formation Dynamics Tester, etc.Modular Formation Dynamics Tester, etc.• Perfis de ImagemPerfis de Imagem - Ultrasonic Borehole Imager, - Ultrasonic Borehole Imager,

http://adamite.igs.indiana.edu/indgeol/problems/lessons/rockcycle/index.htmhttp://adamite.igs.indiana.edu/indgeol/problems/lessons/rockcycle/index.htm

http://www1.slb.com/petr.dir/index.htmlhttp://www1.slb.com/petr.dir/index.html

http://pumpjack.tamu.edu/http://pumpjack.tamu.edu/

http://www1.slb.com/petr.dir/index.htmlhttp://www1.slb.com/petr.dir/index.html

http://www.pe.utexas.edu/Dept/Reading/general.htmlhttp://www.pe.utexas.edu/Dept/Reading/general.html

http://www.pe.utexas.edu/Dept/Reading/petroleum.htmlhttp://www.pe.utexas.edu/Dept/Reading/petroleum.html

http://www.aww.co.uk/oil/http://www.aww.co.uk/oil/

http://www.spe.org/cda/2001_otc_front_door/1,1240,3325,00.htmlhttp://www.spe.org/cda/2001_otc_front_door/1,1240,3325,00.html

http://www.cicpro.com/Pages/cicpro.htmlhttp://www.cicpro.com/Pages/cicpro.html